Использование полносборных систем в строительстве зданий



1. Введение

Полносборное строительство — это термин, использующийся в современной строительной отрасли, для определения сборных конструкций, изготовленных в соответствии с заводскими условиями, и впоследствии транспортируемых на строительную площадку. Полносборные системы могут быть разделены в соответствии с материалами, методами и структурной конфигурацией конструкций. Полносборные системы в строительстве зданий оказывают наибольшее положительное влияние на сокращение времени строительства и трудозатрат. Очевидно, что полносборные конструкции могли бы чаще применяться при строительстве зданий в том случае, если будут устранены недостатки предварительной заводской сборки.

Полносборное строительство подразумевает сборку структурных частей большой конструкции в процессе производства работ на строительной площадке, а также транспортировку целых или составных частей на место, где собирается полноценная конструкция. [1]

Существуют различные технологии, доступные во всем мире для возведения полносборных конструкций, которые нацелены на сокращение трудозатрат и времени строительства. Несмотря на то, что проектировщики используют различные материалы, в предпочтении остаются легковесные. Древесина и сталь являются наиболее практичными материалами для полносборных зданий. В наши дни технологии изготовления и монтажа полносборных конструкций играют важную роль во многих развивающихся странах, и их использование растет с каждым днем. Структурные части полносборных конструкций изготавливаются из различных материалов, например, из стали, бетона, железобетона, дерева, алюминиевых композитных панелей и пластмасс в заводских условиях или на строительных площадках [2].

2. Полносборные конструктивные системы

Полносборные конструктивные системы могут быть разделены в зависимости от используемых материалов, методов, структурной конфигурации и т. д. Согласно структурной конфигурации все полносборные системы — модульные (рис. 1), они являются наиболее полным примером производства готовой продукции.

Применение заранее спроектированного и рассчитанного модульного каркаса может сэкономить время и денежные ресурсы. Строительный модуль (единичный элемент) обычно изготавливается для стандартного рассчитанного каркаса, что делает его простым для массового производства.

Рис. 1. Модульное полносборное здание

Поэтому полносборные системы разделены на три типа по структурной конфигурации [3]: 1. Каркасные системы; 2. Панельные системы; 3. Ячеистые системы.

3. Каркасные системы

Этот термин в проектировании подразумевает передачу несущей нагрузки структурного элемента на каркас здания. Цокольный этаж по кругу представляет балочный каркас. Верхние края балок изолируются цементно-песчаным раствором, а деревянный каркас устанавливается и закрепляется к верхним краям балок при помощи винтов. Стальные элементы стенового каркаса укладываются на пол и соединяются, образуя стальные панели. Они обшиваются для создания огнеупорной конструкции стены. Делается верхний поперечный каркас перекрытия, затем поперечные потолочные панели из отдельных элементов. Наконец, монтируется обрешетка крыши, которая имеет преимущественно скатную форму. Зачастую для покрытия скатных крыш используются готовые полносборные каркасные фермы (рис. 2).

Рис. 2. Монтаж стропильной фермы

Поскольку полносборная каркасная система является несущей конструкцией, толщина пиломатериала составляет 15–20 см. Высота — от 3 до 3,5 м, равная высоте этажа. Такая система способна сократить время возведения зданий среднего размера (примерно 150–200 квадратных метров) с 12 месяцев до 4–5 месяцев (за исключением времени изготовления пиломатериала на заводе). На сегодняшний день самые крупные частные строительные организации предпочитают полносборную систему из бетонных конструкций каркасной системе. [4]

Деревянные элементы проектируются в соответствии с темпами возведения здания. Пролет по высоте эквивалентен высоте от пола до перекрытия (3–4 м), а ширина эквивалентна границам здания (5–6 м). Толщина элемента составляет 15–18 см. [4]

4. Панельные системы

Панельные системы — одна из систем полносборного строительства, идеально подходящая для прямых, изогнутых или угловых фасадных решений, имеет легкий внешний вид, преобладают гладкие закругленные края. Готовая панель монтируется на месте, соединяясь с другой слоем цементно-песчаного раствора (рис. 3). Панель используются как часть конструкции наружных или внутренних несущих и ненесущих элементов. Панель имеет высокое качество и несгибаемую прочную структуру благодаря поперечной арматуре, которая находится в составе сварной арматурной сетки внутри панели с каждой стороны [5].

Рис. 3. Полносборная стеновая панель

5. Ячеистые системы

Ячеистые системы — это система, в которой несущие элементы передают вертикальные и горизонтальные нагрузки на фундамент здания. Наружный несущий каркас, лифтовая шахта и лестничная клетка используются для обеспечения обязательной продольной надежности здания. В ячеистой системе модули привозятся на строительную площадку в готовом виде. Скрытые соединения и швы, как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости, затираются в процессе монтажа для того, чтобы избежать динамическое разрушение. Такие работы как прокладка инженерных сетей, при необходимости, могут начинаться до возведения каркаса из модулей. [6]

В такой системе бетон является наиболее часто используемым материалом для строительства модульных блоков. Жидкая бетонная смесь позволяет создавать модули любого размера и формы. [7] Благодаря своей высокой прочности и удобоукладываемости бетон регулярно используется в качестве основного материала для строительных конструкций, например таких как колонны, балки, плиты перекрытия (рис. 4).

Рис. 4. Ячеистая система полносборного строительства

6. Заключение

Полносборное строительство будет увеличивать темпы роста и развития, поскольку оно обеспечивает быстрые сроки возведения здания и снижение трудозатрат строительного производства. Система полносборных конструкций имеет потенциал ее распространения и развития в будущем благодаря характеристикам [8], приведенным в таблице 1.

Таблица 1

Показатель	Характеристика полносборного строительства
Технология монтажа	Монтаж может быть осуществлен как на заводе, так и на строительной площадке (универсальность)
Условия труда	Высокое качество производства и согласованность работы на строительной площадке
Энергопотребление	Снижение потребления энергии за счет автоматизации процесса строительства
Рынок труда	Доступ к более дешевым рынкам труда в связи с тем, что системы изготавливают в заводских условиях
Программное обеспечение	Высокая степень компьютеризации, модули рассчитаны на массовое производство
Безопасность	Заводское производство конструкций снижает травмоопасность на строительной площадке

Литература:

1. Limthongtang, R. “Comparison between prefabrication construction and normal construction” Thesis, Chulalongkorn University, Bangkok, Thailand, 2016.
2. Best, R., and De Valence, G. ‘’Design and construction: Building in value. Routledge’’. USA, 2016.
3. Harris, F., McCaffer, R. ‘’Modern Construction Management’’, Blackwell Science, 7th Edition, London, 2013.
4. Applied Technology Council, Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Buildings, 2015.
5. Baghchesaraei, A and Baghchesaraei, O.R. ‘’Essential words for Architects and Structural Engineers’’, Naghoos Publication. Tehran, 2014.
6. Best, R., and De Valence, G. Design and construction: Building in value. Routledge. USA, 2013.
7. Kim, T. ‘’Comparison of prefab homes and a site-built home: Quantitative evaluation of four different types of prefab homes and a site-built home’’, Southern California University. USA, 2009.
8. Baghchesaraei, A and Baghchesaraei, O.R. ‘’Using Prefabrication Systems in Building Construction’’, Article in International Journal of Applied Engineering Research, Nov. 2015